Descrizione del progetto
Uno studio indaga la formazione dei trion e le proprietà nei materiali 2D
Le sorgenti luminose coerenti svolgono un ruolo essenziale in moltissime tecnologie di uso quotidiano. La crescente richiesta di ridurre il consumo energetico sta spingendo la tecnologia laser verso la progettazione di sorgenti luminose coerenti miniaturizzate in grado di funzionare con una potenza minima. In questo contesto, il pieno controllo della densità dei trion (cioè le eccitazioni localizzate costituite da tre particelle cariche) nei semiconduttori 2D potrebbe consentire l’amplificazione ottica e l’emissione di raggi laser a livelli di eccitazione senza precedenti. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto INTRINSIC si propone di comprendere meglio la formazione dei trioni basata sulla fotoeccitazione, la loro concentrazione e stabilità nei semiconduttori 2D funzionalizzati controllando il drogaggio dei portatori, la densità dei difetti e i campi di deformazione a livello nanometrico.
Obiettivo
The ability to manipulate excitonic complexes in 2D-materials is of fundamental importance for the development of excitonic based optoelectronic devices operating in low-carrier density, low-power regimes. Correlating locally variable quantities with emission properties of excitonic complexes on sub-diffraction length scale could enable on-demand control of the mutual conversion between excitons and trions. In particular, control over trion density upon photoexcitation in a functionalized 2D-material disclose the possibility to achieve trionic optical gain, that is, a condition of optical gain sustained by the difference between trion and pre-doped electron density. As a peculiarity, trionic optical gain does not require global population inversion common to optical gain mechanisms of conventional semiconductors. Therefore, trion density control could enable optical amplification and lasing at unprecedented low levels of excitation. To this end, we aim to understand the photoexcitation dependent trion formation process, their abundance and stability upon variation of local quantities such as carrier doping, defects density and strain fields in 2D-materials. To pursue this goal we will implement a structural /spectroscopic correlated approach based on hyperspectral nano-imaging and far-field cryo-microscopy of 2D monolayers transferred on a plasmonic nanopillars array with controlled levels of charge doping and strain. Demonstration of trionic optical gain in such conditions will provide the necessary requirement for achieving trionic lasing. Laser feedback will be then realized by engineering the surface lattice resonance of a plasmonic nanopillar cavity to match the trionic peak gain wavelength.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-TMA-MSCA-PF-GF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - Global FellowshipsCoordinatore
16163 Genova
Italia